OSI 七层模型
互联网的本质就是一系列的网络协议，这个协议就叫OSI协议（一系列协议），按照功能不同，分工不同，人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念，只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白哪一层是干什么用的。
每一层都运行不同的协议。协议是干什么的，协议就是标准。
实际上还有人把它划成五层、四层。
七层划分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
五层划分为：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
四层划分为：应用层、传输层、网络层、网络接口层。
物理层：
字面意思解释：物理传输、硬件、物理特性。在深圳的你与北京的朋友聊天，你的电脑必须要能上网，物理体现是什么？是不是接一根网线，插个路由器，北京的朋友那边是不是也有根网线，也得插个路由器。也就是说计算机与计算机之间的通信，必须要有底层物理层方面的连通，就类似于你打电话，中间是不是必须得连电话线。
中间的物理链接可以是光缆、电缆、双绞线、无线电波。中间传的是电信号，即010101…这些二进制位。
底层传输的010010101001…这些二级制位怎么才能让它有意义呢？
要让这些010010101001…有意思，人为的分组再适合不过了，8位一组，发送及接收都按照8位一组来划分。接收到8位为一组的话，那么就可以按照这8位数来做运算。如果没有分组，对方接收的计算机根本就不知道从哪一位开始来做计算，也解析不了收到的数据。我发了16位你就按照16位来做计算吗？我发100位你就按照100位做计算吗？没什么意义是吧。因此要想让底层的电信号有意义，必须要把底层的电信号做分组。我做好8位一组，那么我收到数据，我就知道这几个8位做一组，这几个8位做一组。那么每个8位就可以得到一个确定的数。分组是谁干的活呢？物理层干不了，这个是数据链路层干的。
数据链路层
早期的时候，数据链路层就是来对电信号来做分组的。以前每个公司都有自己的分组方式，非常的乱，后来形成了统一的标准（标准就是协议），即以太网协议Ethernet。
Ethernet规定
一组电信号称之为一个数据包，或者叫做一个“帧”
每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head包含：（固定18个字节）
发送者（源地址，6个字节）
接收者（目标地址，6个字节）
数据类型（6个字节）
data包含：（最短46字节，最长1500字节）
数据包的具体内容
head长度+data长度=最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送。
这就像写信，发送者的地址（源地址）就是你家的地址，接收者地址（目标地址）就是对方的收信地址，你家的路由器就相当于邮局。其实在计算机通信中的源地址和目标地址指的是mac地址。
Mac地址的由来：
head中包含的源和目标地址由来：Ethernet规定接入Internet的设备都必须具备网卡，发送端的和接收端的地址便是指网卡的地址，即Mac地址。
每块网卡出厂时都被烧录上一个实际上唯一的Mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示，（前六位是厂商编码，后六位是流水线号）
有了mac地址以后，计算机就可以通信了，假设一个教室就是一个局域网（隔离的网络），这个教室里面有几台计算机，计算机的通信和人的通信是一个道理，把教室里面的人都比作一个个计算机，假设教室里面的人都是瞎子，其实计算机就是瞎子的，计算机通信基本靠吼，现在我要找教室里面的飞哥要战狼2的片，然后我就吼一声，说我要找飞哥要战狼2的片，战狼2的片就属于我的数据，但是我在发的时候我是不是要标识我是谁，我要找谁，我是谁就是我的mac地址，我要找谁就是飞哥的mac地址，这两个地址做数据包的头部，再加上数据战狼2的片就构成了一个数据帧。
这个数据包封装好以后就往外发，到物理层以后就全部转成二级制，往外发是怎么发的呢？就是靠吼。即“我是Edison，我找飞哥要战狼2的片”。这么吼了一嗓子以后，全屋子的人都能听到，这就是广播。
计算机底层，只要在一个教室里（一个局域网），都是靠广播的方式，吼。
局域网的理解：什么是互联网，互联网就是由一个个局域网组成，局域网内的计算机不管是对内还是对外都是靠吼，这就是数据链路层的工作方式—–广播。
广播出去以后，所有人都听得见，所有人都会拆开这个包，读发送者是谁，接收者是谁，只要接收者不是自己就丢弃掉。对计算机来说，它会看自己的Mac地址，飞哥收到以后，他就会把片发给我，发送回来同样采用广播的方式了，靠吼。
同一个教室（同一个局域网）的计算机靠吼来通信，那不同教室的计算机又如何？
比如说局域网1的pc1与局域网2的pc10如何通信？你在教室1（局域网1）吼，教室2（局域网2）的人肯定是听不见的。这就是跨网络进行通信，数据链路层就解决不了这个问题了，这就得靠网络层出面了。
在讲网络层之前，其实基于广播的这种通信就可以实现全世界通信了，你吼一声，如果全世界是一个局域网，全世界的计算机肯定可以听得见，从理论上似乎行得通，如果全世界的计算机都在吼，你想一想，这是不是一个灾难。因此，全世界不能是一个局域网。于是就有了网络层。
网络层：
网络层定义了一个IP协议，
你想，我是这个教室的一个学生，我想找隔壁教室一个叫老王的学生，我也不认识老王，那怎么办，我吼？老王在另外一个教室肯定是听不到的。找教室的负责人，这个教室的负责人就负责和隔壁教室的负责人说话，说我们教室的有个学生要找你们教室的老王。往外传的东西交给负责人就可以了，内部的话上面已经提到，通过广播的方式，对外的东西广播失效。教室的负责人就是网关，网关即网络关口的意思。
Mac地址是用来标识你这个教室的某个位置，IP地址是用来标识你在哪个教室（哪个局域网）。你要跨网络发包你是不是要知道对方的IP地址，比如你要访问百度，你肯定得知道百度服务器的IP地址。计算机在发包前，会判断你在哪个教室，对方在哪个教室，如果在一个教室，基于mac地址的广播发包就OK了；如果不在一个教室，即跨网络发包，那么就会把你的包交给教室负责人（网关）来转发。Mac地址及IP地址唯一标识了你在互联网中的位置。
数据链路层中会把网络层的数据包封装到数数据链路层的数据位置，然后再添加上自己的包头，再发给物理层，物理层发给网关，网关再发给对方教室的网关，对方教室的网关收到后在那个教室做广播。
在数据链路层看，数据封装了两层，跟玩俄罗斯套娃有点类似，一层套了一层。
最终变成
现在来看另一个问题，在吼之前怎么知道对方的Mac地址？这就得靠ARP协议。
ARP协议的由来：在你找飞哥要片之前，你的先干一件事，想办法知道飞哥的Mac地址。即你的机器必须先发一个ARP包出去，ARP也是靠广播的方式发，ARP发送广播包的方式如下：
局域网中怎么获取对方的Mac地址：
肯定要知道对方的IP地址，这是最基本的，就像你要访问百度，肯定得知道百度的域名，域名就是百度的IP地址。自己的IP可以轻松获得，自己的Mac也轻松获取，目标Mac为12个F，我们叫广播地址，表达的意思是我想要获取这个目标IP地址172.16.10.11的机器的Mac地址。Mac为12个F代表的是一种功能，这个功能就是获取对方的MAC地址，计算机的Mac永远不可能是12个F。假设是在本教室广播，一嗓子吼出去了，所有人开始解包，只有IP地址是172.16.10.11的这个人才会返回他的Mac地址，其他人全部丢弃。发回来源Mac改成飞哥自己的Mac地址，同时把飞哥的Mac地址放在数据部分。
跨网络怎么获取对方的Mac地址：
通过IP地址区分，计算机运算判断出飞哥不在同一个教室，目标IP就变成了网关的IP了。网关的IP在计算机上配死了，可以轻松获取。
这样网关就会把它的Mac地址返回给你，然后正常发包
网关帮你去找飞哥，但对用户来说，我们根本就感觉不到网关的存在。
传输层
传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，
那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。
传输层功能：建立端口到端口的通信
补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
tcp协议：
可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。
以太网头 ip 头 tcp头 数据
udp协议：
不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
以太网头 ip头 udp头 数据
应用层
应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式 。
应用层功能：规定应用程序的数据格式。
例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。
七层协议详解
我们都知道互联网的本质是一系列的网络协议，这个协议就叫做OSI协议。按照功能不同分工不同，认为的分为七层。实际上这七层是并不存在的，也就是说没有这些概念，而我们今天提到的七层概念，只是人为的划分而已。目的只是为了让大家更好地理解这些都是用来做什么的。
从专业的角度来说，OSI就是一个开放的通信系统互联参考模型，也是一个定义的很好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。OSI的7层从下到上分别是7-应用层、6-表示层、5-会话层、4-传输层、3-网络层、2-数据链路层、1-物理层。
第1层 物理层
是参考模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要跟功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。
第2层 数据链路层
是参考模型的第二层。主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
第3层 网络层
是参考模型的第三层。主要功能是：为数据在节点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。
第4层 传输层
是参考模型的第四层。主要功能是：向用户提供可靠地端到端服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节。因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。
第5层 会话层
是参考模型的第五层。主要功能是：负责维扩两个结点之间的传输连接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。
第6层 表示层
是参考模型的第六层。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方法，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
第7层 应用层
是参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了很多服务，比如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。
OSI历史
忘记告诉大家，这个协议是从下到上倒推出来的。
我们来回顾一下这段有趣的历史吧~
OSI模型最初是因为美国人的两台机器之间有进行通信的需求。
需求1：两个硬件之间如何进行通信，具体就是一台发比特流，另一台能够收到。于是就有了物理层：主要是定义设备标准，如网线的额接口类型、管线的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要租用是传输比特流，就是从1/0转化为电流强弱来进行传输，到达目的之后再转化为1/0，也就是我们常说的数模转换。这一层的数据是比特。
需求2：现在通过电线我能发数据流了，但是我还是希望能通过无线电波，通过其他介质来进行传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的，需要由纠正错误的功能。
数据链路层：定义了如何让格式化数据进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
需求3：现在我能发正确的比特流数据到另一台计算机了，但是当我发大量数据的时候，可能需要很长时间，例如：一个视频格式的，网络会中断好多次，实际上，即使有了物理层和数据链路层，网络还是经常中断，只是中断的时间是毫秒级别的。
那么，我还需要保证传输大量文件时的准确性。于是，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个发送。
于是，发明了传输层（传输层在OSI模型中，是在网络层面上）。
比如TCP，是用于发送大量数据的，我发出去一万个包，另一台电脑就需要告诉我是否接收到一万个包，如果缺少3个包，就告诉我是第1001/234/8888个包丢了，那我再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。
例如UDP，适用于发送少量数据的。我发20个包出去，一般不会丢包，所以 ，我不管你收到多少，在多人互动游戏中，也经常受到UDP协议，因为一般都是简单的额信息，而且有广播的需求。如果用TCP，效率就会很低，因为它会不停地告诉主机我收到20个包，或者18个包，再发我两个！如果同时有1万台计算机都这样做，那么用TCP反而会降低效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包就卡一下，算了，下次再发包更新。
TCP协议是会绑定IP和端口的协议，下面会介绍IP协议。
需求4：传输层是解决了打包的问题。但是如果我有多台计算机，怎么能找到我要发的那台？或者A要给F发信息，中间要经过B/C/D/E，但是中间还有好多节点，如K/J/Z/Y.我怎么选择最佳路径？这就是路由要做的事情。
于是，发明了网络层，也就是路由器，交换那些具有寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP复制，通过IP地址寻址，所以产生了协议。
需求5：现在已经能够给指定计算机发送正确的封装过的信息了，但是用户级别的体验并不是很好？难道我每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由，自己去发？当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。
于是发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。
需求6：现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了，但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，EXE不能在Linux下用，shell在window也也是不能直接运行的。
于是需要表示层，帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。
需求7：现在所有必要条件都准备好了，我们可以写个Android程序，web程序去实现需求吧。
补充：不知道有没有小伙伴熟悉Socket，这不是一个协议，而是一个通信模型。其实它最初是伯克利加州分校软件研究所，简称BSD发明的，主要是一台电脑两个进程之间进行通信，然后把它用到两台电脑的进程间通信。所以，可以把它简单理解为进程间通信，不是什么高级的东西，主要是这么做的：A发包：发请求包给某个已经绑定的端口；收到B的允许后，正式开始发送，发送完了，高速B要断开连接；收到断开允许后，马上断开，然后发送已经断开信息给B。
B收包：绑定端口和IP，然后在这个端口监听接收到A的请求，发给A，并做好接收准备，主要就是清理缓存等待接收新数据；然后正式接收，接收到断开请求，并允许断开，确认断开后，继续监听其他请求。
换句话说，socket就是I/O操作，socket并不仅限于网络通信。在网络通信中，它涵盖了网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
OSI七层协议中每一层的特征
第一层：物理层
机械性能：接口的形状，尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等；
电气性能：接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率好平衡特性等；
工程规范：接口引脚的意义、特性、标准。
工作方式：确定数据位流的传输方式，如：半双工、全双工等。
物理层协议：美国电子工业协会（EIA）的RS232/RS422/RS423等；
国际电报电话咨询委员会（CCITT）的X.25/X.21等；
物理层的数据单位是位（BIT），典型设备时集线器HUB。
这主要是和硬件有关，与软件关系不大。
第二层：链路层
链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。
内容包括介质访问控制、连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。
链路层协议有：协议有面向字符的通讯协议（PPP）和面向位的通讯协议（HDLC）。
仲裁协议：CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)、Token Bus、Token Ring
链路层数据单位是帧，实现对MAC地址的访问，典型设备是交换机SWITCH。
第三层：网络层
网络层管理连接方式和路由选择。
连接方式：虚电路和数据报服务。
虚电路是面向连接的，数据通讯一次路由，通过会话建立的一条通路。数据报是非连接的，每个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是IP地址，典型设备时路由器Router。
这一层可以进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。
第四层：传输层
提供端到端的服务，可以实现流量控制、负载均衡。
传输层信息包括端口、控制字和校验和。
传输层协议主要是TCP和UDP。
传输层位于OSI的第四层，这层使用的设备时主机本身。
第五层：会话层
会话层主要内容时通过 绘画进行身份验证、绘画管理和确定通讯方式。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。
第六层：表示层
表示层主要是解释通讯数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示。
还包括加密与解密、压缩与解压等。
第七层：应用层
应用层应该是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，比如www、FTP、DNS、POP3和SMTP等都是应用层服务。
数据再发送时是数据从应用层至物理层的一个大包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包过程。
从功能角度可以分为三组：1/2层解决网络通信问题，3/4层解决传输问题，5/6/7层处理对应用进程的访问。
从控制角度可分为二组：1/2/3层是通信子网，4/5/6/7是主机控制层。
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